汽车车身焊接工艺设计教案

汽车车身焊接工艺设计教案 浅析汽车车身的焊接工艺设计

在 汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，均需要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设 计可以称得上是焊接生产线的“灵魂”，涉及的专业知识较多，如机械化、电控、非标设备、建筑、结构、水道、暖通、动力、电气、计算机、环保和通讯等，从宏 观上决定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，具体决定着生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、物流工位器具形式、机械化输送方式及控制模式等。因 此，焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位，是产生高性价比焊接生产线的关键。

1、车身焊接工艺设计的前提条件 1.1产品资料 a.产品的数学模型（简 称数模）。在汽车制造行业中，一般情况下用UG,Catia,ProE等三维软件均能打开数模（如图1），并在其中获取数据或进行深人的工作。在工艺设计 过程中，将所有数模装配在一起就构成了一个整车数模，从数模中可以获得零部件的结构尺寸、位置关系。由数模还可以生成整车、分总成、冲压件的各种视图（包 括轴测图），以及可以输出剖面图。

b.全套产品图纸。 c.样车、样件（包括整车车身总成、各大总成、分总成和冲压件）。 汽车车身焊接工艺设计教案 d.产品零部件明细表（包括各部件的名称、编号，冲压件的名称、编号、数量，标准件的规格、数量）。

工艺设计时，业主必须提供上述a、b、c中至少1项，d项可以从前3项中分析出来，正常状态下d项（如图2）早在汽车设计结束时就已经确定了。如果仅提供b项，那么需要增加大量的车身拆解、分析工作。 汽车车身焊接工艺设计教案 1.2工厂设计的参数 工厂设计的参数包括以下几方面： a.生产纲领即年产量； b.年时基数即生产班次、生产线的利用率等； c.生产线的自动化程度（机器人＋自动焊钳焊点数／全车身焊点数x 100%=自动化率）；

d.生产线的工艺水平要求（如主要设备选用原则、生产线的输送方式，电气控制水平等）；

e.各种材料、外购件的选用原则（如型材、控制元件、气动元件、电机、减速器）； f.各种公用动力介质的供应方式、能力、品质等参数，建厂所在地的环境状况如温度、湿度等；

g.当生产线布置在原有厂房内时，应收集原有房的土建、公用有关资料，如厂房柱顶标高、屋架承载能力、电力和动力介质的余富程度等。

2、工艺分析 2.1工艺线路分析 根据业主提供的产品资料进行产品工艺线路分析（如业主仅提供样车及样件则需经过样车分析→样车拆解→样车测量→样车再装配过程），完成装焊工艺线路图或爆炸图设计。

2.1.1产品分块 同类型车身的分块基本相 同（一般车身均由地板、侧围、前／后围、门、顶盖等大总成组成），但各总成之间的连接方式及顺序往往有较大区别，合理的分块才能保汽车车身焊接工艺设计教案 证车身的装配和焊接。例 如，解放平头驾驶室的装配顺序就比较特殊，先形成侧后围焊接总成（左／右侧围与后围形成焊接总成），而后形成驾驶室总成。

2.1.2确定基准 整个车身的设计、制造、 检验均建立在同一坐标系上，在车身设计时一般已经考虑到装配、焊接、总装配和搬运过程中所需的基准（孔、面），车身装焊的整个过程必须建立在一定的基准上 才能保证整车的几何形状和尺寸，同时这些基准也是夹具设计、制造、调整、检测和维修的基准。确定基准时应注意以下几个方面：

a.基准的统一性，在焊接过程中基准是逐步传递的； b.基准应便于测量； c.基准应保证零件的准确定位； d.基准应考虑便于焊接操作。 2.1.3确定车身装配的几何精度及检测的基准面 几何基准是零件或部件的某个明显部位，用来确定该零部件在X,Y,Z坐标系统内的理论位置；准确的部件基准位置用以保证装配的几何形状的准确性，因此基准位置对装配工作非常重要，在研究焊接过程之前需要仔细分析部件的基准，必须与用户一起完成几何形状的分析，由用户确定其基准位置、或由设计人员确定后再取得用户同意。

为了使这些基准能一直保持准确，在夹具制造与安装调试过程中必须严格控制以下几方面。a.在制造焊装夹具时进行调整（检测）；b.在生产时，对装配好的部件的最后几何尺寸进行校核；C．在维修装焊夹具时进行检测。

2.1.4确定装配顺序 车身的每个冲压件、分总成和总成都是按照严格的顺序进行组装、焊接从而完成整个车身焊接的，每个零件的装配顺序必须保证能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊点分析 表明焊点的主要参数（焊点的数量、位置、幅度、重要程度）是产品设计时决定的，但目前部分业主仅提供产品数模而没有产品图纸。这时，焊点的主要参数需要工艺设计人员确定。 汽车车身焊接工艺设计教案 2.1.5.1定形焊点的确定 相对复杂的工件之间的焊 接，往往需经过组装、补焊的过程完成。在组装工位，由于生产节拍限制、设备数量布置空间需要和夹具有效空间占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必须完 成部分焊点，这些焊点应能保证工件离开夹具时的形状尺寸，这部分焊点称为定形焊点，一般情况下定形焊点占总焊接点数的1/3左右。

2.1.5.2焊点分组 车身每个总成上都要完成许多焊点，在编制工艺时必须对焊点进行分组，即将1把焊钳在1个工作节拍内完成的焊点分为1个焊点组。

2.1.5.3焊钳初步选型 焊点分组工作完成后即可进行焊钳选型，确定焊点组的数量即焊钳的最小数量，根据工件的形状及尺寸确定焊钳的形式（X 形,C形）及喉深、开档、行程、电极形状，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）根据焊点位置和操作位置确定。焊钳型号的确定要在夹具总图设计完成之后，根 据选定的焊钳制造商提供的型谱进行焊钳型号的选择，对于在型谱中找不到合适焊钳焊接的焊点，需要重新设计焊钳与之匹配。2.2编制工艺过程卡

在具备前提条件下，经过工艺分析，就可以开始编制装焊工艺过程卡。工艺过程卡是装焊线设计、制造和调试整个过程的指导性文件，是装焊线全部工作的基础，装焊工艺过程卡的编制深度和质量对装焊线设计、制造。调试整个过程的质量甚至成败起决定性作用。2.2.1生产节拍

一般生产节拍可按式（1)计算： T节＝全年工作日x每日班次x每班工时xK1 x K2/年纲领（1）式中，K1 为工时利用率，一般取 0.9；K2为设备利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位设置及工位生产周期 工位是构成生产线的基本 单元，工位生产周期必须小于或等于生产线节拍。工位生产周期是从待焊接零部件上料（装件）开始到完成本工位全部作业并将工件取出的整个过程时间，同时应考 虑工时利用率及设备利用率。工位生产周期与操作工人的熟练程度有很大关系，一般准确的工位生产周期需由实测确定，工艺设计旧寸应使所有工位的工位生产周期 尽可能相等并接近生产节拍。

2.2.3工作密度 汽车车身焊接工艺设计教案 工作密度是指一个工位上设置的焊接设备数量及操作工人数量，主要由工件外形尺寸、焊接工艺方法和焊接工作量决定。

a.按工件外形尺寸决定工作密度。 外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm，工作密度取1；外形尺寸小于2 000 mmxl 500 mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm，工作密度取3-4.

b.按照焊接工作量和生产节拍确定工作密度。 2.2.4工时定额估算 工时定额＝焊接工作时间＋辅助工作时间 每一工位或工序的时间定额一般由装件、夹具动作夹紧、焊接、松开夹具和将工件送至下一工位的时间累计构成，也可用焊接时间放大而得出，即概算定额，工序时间定额（工时）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是几种焊接方法焊接速度的一般状况估算值，其焊接速度与焊点及焊缝的间距、分布、焊钳及焊枪的接近性、工人操作难易程度等有一定的关系，故仅供工艺编制参考。a.手工焊钳点焊15点/min;b．机械手焊钳点焊20点/min ; c.C02半自动焊300 mm/min ; d.机械手C02自动焊400 mm/min; e.螺柱焊（手工8 个/min; f.凸焊螺母（手工）3个/min; g.铜钎焊100 mm/min 。

2.2:5工艺卡的内容 a.焊件（总成或合件）简图一般为轴测图（立体图），图中：应标出进入装配冲压零件的名称、图号及数量；同时要标出焊点的位置、数量，甚至施焊的顺序；各种标准件如螺母、螺柱、支架等位置、数量及焊接方法。

b二工艺过程描述：从工件（零、合件）的装入、定位夹紧、焊接及焊后将合件送往下工序的整个过程，按先后顺序既简单又全面的描述。

c.工序所采用的夹具、设备、辅具及工具的名称、编号及数量作定性及定量分析。

d.给出工序的时间定额，甚至分每一工步给出，而工时的确定有如下几种方法：凭经验；采用人工模仿，秒表测定；计算机仿真。

2.2.6工艺卡的格式 工艺卡格式见焊接工艺卡附表（如表1）。 汽车车身焊接工艺设计教案 2.2.7工艺卡编制的工作量 以三厢轿车为例估算：简图约100张，工艺卡约200张，需要3个有经验的能够独立工作的技术人员花两个月的时间完成。

3、工艺设计 工艺设计是焊接生产线设计的基础，其他专业（机械化、非标设备、土建、公用、电控）设计均以工艺设计文件为指导，工艺设计文件的深度必须满足相关专业的设计需要。工艺设计文件一般包括以下内容。

3.1工艺设备安装图 标明工艺设备安装位置、设备外形、编号，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，预留面积（如果有），起重设备质量、跨度、轨道线，机械化运输悬